現(xiàn)今宇宙中橫跨1億光年范圍內(nèi)恒星分布的模擬。天文學(xué)家利用這個(gè)模擬來研究超大質(zhì)量黑洞上的吸積如何抑制星系內(nèi)恒星的形成。 （圖片來源：IllustrisTNG項(xiàng)目）

天文學(xué)家在研究恒星形成在宇宙時(shí)間內(nèi)如何演化的過程中發(fā)現(xiàn)，寧靜星系（目前沒有很多新恒星生成的星系）通常具有活動(dòng)星系核。這些活動(dòng)星系核將物質(zhì)積聚到熱的核周盤上，由此產(chǎn)生的能量以輻射爆發(fā)，或者以接近光速運(yùn)動(dòng)的粒子噴射的方式釋放。于是有了這樣的猜想：這些爆發(fā)推動(dòng)氣體外流到數(shù)千光年外，從而擾亂和分散了潛在的形成恒星的物質(zhì)，這種過程被稱為息產(chǎn)（quenching）。息產(chǎn)機(jī)制是一種自限機(jī)制，因?yàn)榉稚⒆罱K會(huì)抑制氣體被吸積到黑洞自身的過程。然而，還可能存在其他的息產(chǎn)機(jī)制：恒星形成過程中產(chǎn)生的超新星可能是原因之一，強(qiáng)大的星風(fēng)也有可能。驗(yàn)證這些不同的可能性是星系研究的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。

哈佛-史密松森天體物理中心（Center for Astrophysics，CfA）的天文學(xué)家布賴恩·特拉薩斯（Bryan Terrazas）雷納·溫伯格（Rainer Weinberger）和拉爾斯·賀恩奎斯特（Lars Hernquist）及其同事利用名為IllustrisTNG的大型流體動(dòng)力學(xué)模擬來追蹤星系及星系內(nèi)部黑洞的發(fā)展，特別是研究黑洞反饋與恒星形成抑制之間的相關(guān)性。盡管對(duì)黑洞吸積的細(xì)節(jié)知之甚少，但科學(xué)家可以通過改變模擬過程中的許多輸入?yún)?shù)，測(cè)試一系列可能性。

模擬結(jié)果顯示，一旦黑洞吸積產(chǎn)生的風(fēng)中的能量大于氣體中的引力能，局部宇宙中包含超過百億顆恒星的星系就會(huì)有減少恒星產(chǎn)生的趨勢(shì)，這種情況往往會(huì)發(fā)生在當(dāng)超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量超過約一億六千萬倍太陽質(zhì)量時(shí)。數(shù)值表現(xiàn)出明顯的差異：90%的有較小黑洞的星系中恒星形成活動(dòng)活躍，90%的有較大黑洞的星系處于寧靜狀態(tài)。研究小組將模擬結(jié)果與91個(gè)星系的觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較（雖然不是完全具有代表性的樣本），發(fā)現(xiàn)總體上是一致的；但是，觀測(cè)結(jié)果的變化范圍更大。

翻譯：王天行

審校：賀旎妮

引進(jìn)來源：哈佛-史密松森天體物理中心

引進(jìn)鏈接：https://phys.org/news/2020-06-galactic-star-formation-supermassive-black.html


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